Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (N2)

Sylabus przedmiotu Zaawansowane metody matematyczne:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Elektrotechnika
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Zaawansowane metody matematyczne
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki
Nauczyciel odpowiedzialny Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl>, Krzysztof Stawicki <Krzysztof.Stawicki@zut.edu.pl>, Marcin Ziółkowski <Marcin.Ziolkowski@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL1 12 1,00,38zaliczenie
wykładyW1 9 1,00,62zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka na poziomie inżynierskim.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zdobycie wiedzy z zakresu zaawansowanego opisu matematycznego zjawisk fizycznych i problemów technicznych, oraz nabycie umiejętności tworzenia złożonych algorytmów obliczeniowych w zagadnieniach elektrotechniki.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Zastosowanie metody rozdzielenia zmiennych oraz metody elementów skończonych do analizy skuteczności ekranu pola elektromagnetycznego.4
T-L-2Wybrane metody numerycznego rozwiązywania równań całkowych na przykładzie problemu syntezy pola magnetycznego na osi solenoidu.2
T-L-3Zastosowanie algorytmów genetycznych do znajdowania minimum lokalnego funkcji testowych.2
T-L-4Przykład zastosowania metody elementów brzegowych dla równania Laplace'a.2
T-L-5Rachunek wariacyjny - obliczanie pojemności w wybranych układach.2
12
wykłady
T-W-1Równania całkowe – wstęp; równania całkowe Volterry; równania całkowe Fredholma; przykłady równań całkowych w elektrotechnice2
T-W-2Rachunek wariacyjny – wstęp; bezpośrednie metody minimalizacji funkcjonałów; przykłady zastosowania metod wariacyjnych w elektrotechnice2
T-W-3Metoda elementów skończonych – elementy specjalne, zagadnienia o otwartych brzegach3
T-W-4Podstawy metody elementów brzegowych1
T-W-5Teoria falek – wstęp; zastosowania teorii falek w zagadnieniach brzegowych1
9

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach12
A-L-2Przygotowanie do zajęć18
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach9
A-W-2Samodzielne studiowanie tematyki wykładów wraz ze studiowaniem literatury18
A-W-3Przygotowanie do egzaminu4
31

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjno-problemowy.
M-2Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Ocena pracy studenta podczas wykonywania ćwiczenia.
S-2Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
EL_2A_C09_W02
Poszerzenie wiedzy o zastosowaniu metod numerycznych w elektrotechnice oraz zakresu znajomości metod matematycznych.
EL_2A_W01C-1T-W-3, T-W-1, T-W-2, T-W-4, T-W-5M-1S-2

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
EL_2A_C09_U02
Nabycie umiejętności tworzenia algorytmów numerycznych i podejmowanie decyzji projektowych na poziomie magisterskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki.
EL_2A_U07C-1T-L-2, T-L-4, T-L-1, T-L-3M-2S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
EL_2A_C09_W02
Poszerzenie wiedzy o zastosowaniu metod numerycznych w elektrotechnice oraz zakresu znajomości metod matematycznych.
2,0
3,0Student ma poszerzoną wiedzę o zastosowaniu metod numerycznych w elektrotechnice oraz ma poszerzony zakres znajomości metod matematycznych.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
EL_2A_C09_U02
Nabycie umiejętności tworzenia algorytmów numerycznych i podejmowanie decyzji projektowych na poziomie magisterskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki.
2,0
3,0Student umie tworzyć algorytmy numeryczne i podejmować decyzje projektowe na poziomie magisterskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Dahlgquist G., Bjöck A., Metody numeryczne, PWN, Warszawa, 1983
  2. Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J., Metody numeryczne, WNT, Warszawa, 1982
  3. Ralston A., Wstęp do analizy numerycznej, PWN, Warszawa, 1983
  4. Kosma Z., Metody numeryczne dla zastosowań inżynierskich, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom, 1999
  5. Kącki E., Równania różniczkowe cząstkowe w zagadnieniach fizyki i techniki, WNT, Warszawa, 1992
  6. Grzymkowski R., Hetmaniok E., Słota D., Wybrane metody obliczeniowe w rachunku wariacyjnym oraz w równaniach różniczkowych i całkowych, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2002
  7. Grzymkowski R., Kapusta A., Nowak I., Słota D., Metody numeryczne. Zagadnienia brzegowe, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2003
  8. Grzymkowski R, Zielonka A., Zastosowania teorii falek w zagadnieniach brzegowych, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2004
  9. Sikora J., Podstawy metody elementów brzegowych, Wydawnictwo Książkowe Instytutu Elektrotechniki, Warszawa, 2009
  10. Wojtaszczyk P., Teoria falek, PWN, Warszawa, 2000

Literatura dodatkowa

  1. Chari M.V.K., Salon S.J., Numerical methods in electromagnetism, Academic press, New York, 2000

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Zastosowanie metody rozdzielenia zmiennych oraz metody elementów skończonych do analizy skuteczności ekranu pola elektromagnetycznego.4
T-L-2Wybrane metody numerycznego rozwiązywania równań całkowych na przykładzie problemu syntezy pola magnetycznego na osi solenoidu.2
T-L-3Zastosowanie algorytmów genetycznych do znajdowania minimum lokalnego funkcji testowych.2
T-L-4Przykład zastosowania metody elementów brzegowych dla równania Laplace'a.2
T-L-5Rachunek wariacyjny - obliczanie pojemności w wybranych układach.2
12

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Równania całkowe – wstęp; równania całkowe Volterry; równania całkowe Fredholma; przykłady równań całkowych w elektrotechnice2
T-W-2Rachunek wariacyjny – wstęp; bezpośrednie metody minimalizacji funkcjonałów; przykłady zastosowania metod wariacyjnych w elektrotechnice2
T-W-3Metoda elementów skończonych – elementy specjalne, zagadnienia o otwartych brzegach3
T-W-4Podstawy metody elementów brzegowych1
T-W-5Teoria falek – wstęp; zastosowania teorii falek w zagadnieniach brzegowych1
9

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach12
A-L-2Przygotowanie do zajęć18
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach9
A-W-2Samodzielne studiowanie tematyki wykładów wraz ze studiowaniem literatury18
A-W-3Przygotowanie do egzaminu4
31
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaEL_2A_C09_W02Poszerzenie wiedzy o zastosowaniu metod numerycznych w elektrotechnice oraz zakresu znajomości metod matematycznych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówEL_2A_W01Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie niektórych działów fizyki technicznej, matematyki i metod numerycznych niezbędnych do: - modelowania i analizy działania zaawansowanych elementów oraz układów elektrycznych oraz zjawisk fizycznych w nich występujących; - opisu i analizy działania zaawansowanych maszyn, przekształtników energoelektronicznych; - syntezy złożonych układów elektrycznych, w tym systemów diagnostyki; - opisu, analizy i syntezy algorytmów przetwarzania sygnałów analogowych i cyfrowych charakterystycznych dla układów elektrycznych
Cel przedmiotuC-1Zdobycie wiedzy z zakresu zaawansowanego opisu matematycznego zjawisk fizycznych i problemów technicznych, oraz nabycie umiejętności tworzenia złożonych algorytmów obliczeniowych w zagadnieniach elektrotechniki.
Treści programoweT-W-3Metoda elementów skończonych – elementy specjalne, zagadnienia o otwartych brzegach
T-W-1Równania całkowe – wstęp; równania całkowe Volterry; równania całkowe Fredholma; przykłady równań całkowych w elektrotechnice
T-W-2Rachunek wariacyjny – wstęp; bezpośrednie metody minimalizacji funkcjonałów; przykłady zastosowania metod wariacyjnych w elektrotechnice
T-W-4Podstawy metody elementów brzegowych
T-W-5Teoria falek – wstęp; zastosowania teorii falek w zagadnieniach brzegowych
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjno-problemowy.
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student ma poszerzoną wiedzę o zastosowaniu metod numerycznych w elektrotechnice oraz ma poszerzony zakres znajomości metod matematycznych.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaEL_2A_C09_U02Nabycie umiejętności tworzenia algorytmów numerycznych i podejmowanie decyzji projektowych na poziomie magisterskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówEL_2A_U07Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne - w razie potrzeby odpowiednio je modyfikując - do analizy i projektowania (w tym projektowania CAD) elementów, układów i systemów elektrycznych, elektromechanicznych i energoelektronicznych
Cel przedmiotuC-1Zdobycie wiedzy z zakresu zaawansowanego opisu matematycznego zjawisk fizycznych i problemów technicznych, oraz nabycie umiejętności tworzenia złożonych algorytmów obliczeniowych w zagadnieniach elektrotechniki.
Treści programoweT-L-2Wybrane metody numerycznego rozwiązywania równań całkowych na przykładzie problemu syntezy pola magnetycznego na osi solenoidu.
T-L-4Przykład zastosowania metody elementów brzegowych dla równania Laplace'a.
T-L-1Zastosowanie metody rozdzielenia zmiennych oraz metody elementów skończonych do analizy skuteczności ekranu pola elektromagnetycznego.
T-L-3Zastosowanie algorytmów genetycznych do znajdowania minimum lokalnego funkcji testowych.
Metody nauczaniaM-2Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena pracy studenta podczas wykonywania ćwiczenia.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student umie tworzyć algorytmy numeryczne i podejmować decyzje projektowe na poziomie magisterskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki.
3,5
4,0
4,5
5,0